熱力站供熱系統的自控策略淺析

安 麗 美

(太原市熱力集團有限責任公司,山西 太原 030000)

熱力站供熱系統作為城市生活中的一個重要設施，在改善人們生活條件及生活質量等方面有著重要作用，尤其是天氣較為寒冷的北方地區，其重要性更是不言而喻。供熱系統自動化控制水平及質量直接影響熱力站運行質量及供熱服務水平，隨著科學技術的快速發展，熱力站供熱系統自控技術及水平也在不斷發展，但是在實際應用中仍存在較多問題，人們生活水平的提高對供熱系統也提出了更高要求，因此加強熱力站供熱系統自控策略研究意義重大。

1 供熱系統自控策略概述及應用意義

城市集中供熱系統作為生活中的一個重要設施，其供熱質量一直都是人們關注的重點。隨著計算機網絡技術的應用，熱力站供熱系統自動化水平得到顯著提高，自動控制策略研究與選擇成為重點課題。在集中供熱系統中，自控策略的選擇和應用受熱力網結構及運行方式影響，結構和運行方式上的差異使得自控策略也大不相同。從目前實際應用情況來看，供熱系統自動控制策略應用主要有以下內容：

1)根據室外溫度，對一次回水溫度、二次供水溫度及二次供回水溫度進行控制。

2)采用一次流量、二次供回水溫差控制方式。結合相關理論進行分析，以上控制對象并不能代表供熱系統各個環節，只是指供熱環節中的一個變量，而自動化控制的目標則是對系統供熱量的全面控制，目前控制內容還遠遠不足。

就目前我國熱力站供熱系統自控策略應用水平現狀，科研人員一直在加強研究，已推動供熱系統自動化控制水平提高，優化自控策略應用，并取得了顯著成效。

自動化控制系統在熱力站供熱系統中的應用及其技術水平的提高有重要意義。其不僅有利于技術了解及掌握熱源、熱網參數與運行工況，從而根據實際運行情況進行合理調節，從而推進節能降耗目標的實現，而且自動化控制水平的提高在提高系統控制質量的同時也減少了勞力投入，另外，在故障發現及供熱安全保障方面其作用也是不容忽略的。

2 熱力站供熱系統自動控制策略選擇

2.1 熱力站供熱系統自動控制策略應用現狀分析

從實際應用情況看，溫度控制是目前熱力站供熱自動化控制系統中應用最為普遍的一種方式，但從自動化運行控制管理目標來看，這種方式控制效果并不理想，很難實現控制目標，且存在著控制周期消耗長、實際操作中發生振動等不足。

2.2 熱量預控制方案

針對溫度控制方式中存在的問題，為了對其改善，以提高控制質量及水平，采用了熱量預控制方案，其熱量公式如下：

Q=G(Tg-Th)。

其中，Q為熱量；G為流量；Tg為供水溫度；Th為回水溫度。

通常來說，不同熱力站對供熱量控制需求方面有不同要求，而供熱需求優惠受到熱力站建筑圍護結構、建筑風格及建筑工程項目建設年代等各方面因素影響，因此在確定供熱量控制需求分析中要綜合考慮各方面因素。該控制方案根據不同區域條件下用戶室內熱量需求對熱力站供熱系統運行進行控制，進一步提高了熱力站運行自動控制的針對性和合理性，有效降低了用戶體驗不良影響，從而更好滿足熱力站控制個性化需求，提升集中供熱服務質量。另一方面，與溫度控制方式相比而言，熱量控制策略有更大優勢。

1)控制操作難度較低，由于熱量控制能夠更好呈現出建筑熱能消耗情況，具有全面、直觀等特點，更易于管理人員掌握系統各參數情況，從而進行更準確操作。

2)有效提升熱力站運行效益。對供熱系統進行自動控制前，通過對熱力站供熱系統運行控制工作人員進行控制指標的明確，加上控制操作人員對供熱目標認知，有利于熱力站熱力系統運行成本投入，從而促進熱力站運行經濟效益和社會效益的提高。

3 熱力站通信系統構成及控制流程分析

3.1 通信系統構成與氣候模擬專家系統應用

從目前發展整體形勢而言，現代新型供熱調度及相關控制策略應用發展都是基于現代化信息平臺和自動化技術發展的應用，也就是說通信信息網絡技術在熱力站供熱系統自控化控制技術發展中的作用非常關鍵。隨著計算機網絡信息化技術的不斷發展，熱力站供熱系統自動控制水平也將不斷提高，從而為熱網穩定平穩運行提供更有利保障，這樣不僅有利于熱力供熱質量的提升，而且在節能降耗等方面也有重要意義。結合目前網絡信息化發展情況，目前熱力供熱企業常用的通信平臺主要有無線數據傳輸，CDMA，ADSL等多功能通信網絡平臺，通過這些通信平臺的運用，多個用戶共享資源目的得以實現。

熱力站供熱系統自動控制目標的實現，氣候模型專家系統有重要意義，其應用有突出優點。

1)具有預控制功能。由于該系統能夠較為客觀反映當天天氣情況，并根據氣候未來一天變化情況對控制參數進行自動化調整，從而實現預控制。

2)更好滿足個性化供熱需求。系統可以根據不同換熱站實際特點對不同性質供熱需求進行分析，基于實際需求建立供熱模式，在滿足不同供熱需求的基礎上，大大節約熱能。

3)熱量控制通過最優化控制模型的建立和應用，能夠有效標準控制策略方式的不足，從而實現節能降耗的目標。

3.2 自動控制流程

熱力站供熱系統自動控制的應用，主要包括以下流程：

1)天氣預報數據收集。調度控制中心從氣象部門全面收集當天白天、夜間最高、最低和平均氣溫及風力、降雪等天氣預報數據。

2)數據分析。運用氣候模型轉接系統對收集到的相關數據進行分析，并根據電廠供熱參數計算出當天換熱站白天和夜間的平均控制參數值。

3)啟動換熱站控制參數偏差庫。氣候木星專家系統完成相關控制參數值于計算后，系統自動啟動每個換熱站控制參數偏差庫對每個站的具體控制參數進行計算。

4)控制命令執行。在完成以上系統運算操作后，系統將自動下發控制指令，并對下位站控制參數正確接收情況進行確認。換熱站偏差庫是根據該站具體位置、保溫結構、建筑性質等情況及特征建立，維護方便，有權限調度人員可根據實際變化情況對其進行修正和完善。

4 熱力站供熱系統自控系統應用策略

4.1 熱網自動控制策略

1)供熱量均勻分配實現。供熱量均勻分配實際情況對熱力站運行效果有重要影響。熱量分配是否均勻則主要通過供熱量滿足用戶需求情況來掌握，如果存在用戶爭搶熱量等情況，那么供熱量就是不科學、不合理的，就必須采用相應策略進行調整。首先，應強化自動控制系統功能，以確保能夠對供熱量進行均勻分配，并及時調整不均勻情況。其次，合理限制用戶流量。通過在系統上安裝流量限制閥實現用戶使用量控制。此外，采用平衡閥。

2)供熱量宏觀調控方面。傳統供熱量調節方式并不適用于自動控制系統，因此需要采用宏觀調控策略，具體而言就是通過利用房間的熱慣性來保持熱力工況的穩定性，避免出現大幅度變化情況。

4.2 熱源控制策略

熱源控制主要分單熱源控制和多熱源控制兩方面。單熱源自動控制主要包括中央量和質的控制，一般量控制采取精調節方法，質控制以粗調節方式為主。另外，需對不利環路位置進行判定并計算出壓力差，以更好進行控制，滿足熱網對熱量的需求。在多熱源自動控制方面，一方面應采用聯網運行方式，分并網運行和摘網運行兩種。并網運行具有水壓穩定、容量大等優點，而摘網運行因調峰熱源容量小、供熱能力不足等原因，因此主要運用于在小區域供熱系統中。另一方面，要合理規劃各熱源投運順序，以實現供熱參數和水力工況的最優化。